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丙烯卸车流程比选及优化
初宇红, 郭  华
(中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院,吉林  吉林  13 )
 [摘  要]针对丙烯卸车的各种方法进行了论述和对比, 并在吉林石化丙烯腈厂装卸车安全隐患整改项目中得到了很好的应用, 为今后的设计提供了很好的经验。
丙烯卸车方法有压缩机加压卸车法、 泵卸车法、 静压差装卸法、 加热装卸法,每一种卸车方法各有特点, 要根据具体的实际情况选用。
1  丙烯卸车方案简介及比选
1.1  压缩机加压卸车法
这种方法是在待收料的储罐和需卸车的槽车之间的丙烯气相管道上装置压缩机。用它将待收料的储罐中的液化丙烯蒸气抽出并送到需卸车的槽车中, 使槽车的液化丙烯气蒸气压升高, 以使槽车和储罐之间形成了一定的压差, 这样槽车中的液态丙烯就借此压力被送到待收料的储罐中去。
槽车内的液态丙烯卸完后, 还可用压缩机将槽车中的丙烯气相抽回至储罐。此时, 槽车中的剩余压力应维持在0.15～0.2 MPa( G) , 以避免一些预计不到的, 以及其它因素造成压力继续下降时, 引起空气的渗入, 使内部形成爆炸性混合气体。
利用压缩机装卸时, 储罐和槽车之间压差一般在0.2～0.3 MPa( G) 左右。
压缩机加压卸车法优点: 操作稳定、 具有较高的生产能力, 它能够同时对两个槽车进行卸车。工艺流程简单, 丙烯压缩机系统可利旧, 节省投资。缺点是电耗较大, 气相管中积液对压缩机有影响, 建议在压缩机前增加气液分离罐。
1.2  泵卸车法
这种方法是在槽车和储罐之间的丙烯液态管道上, 装设丙烯卸车泵来进行丙烯的卸车。
采用泵卸车时, 丙烯液态管道上任何一点的压力不得低于操作温度下的饱和蒸气压力, 管道上任何一点的温度不得高于相应管道内饱和压力下的饱和温度, 以防止在管内产生沸腾现象, 造成”气塞”, 使丙烯”断流”。
    为此, 在泵的吸入端必须要有一定的静压头, 避免液态丙烯发生气化。
    泵卸车法工作原理见图1。

图1  泵装卸法工作原理
    图1中, 槽车3内的丙烯, 经过液态管道与泵入口端相连接。槽车3内的液化丙烯蒸气压和位差压头△H, 在泵2的入口端造成一个静压头, 使液态丙烯从槽车3, 经过泵2灌注入储罐1中。在灌注过程中, 槽车和储罐之间的丙烯气相管道相互连通, 以起平衡管的作用。
    该卸车法同样需要一套丙烯压缩机系统, 把丙烯槽车中的气相抽出, 槽车降压。因为球罐内气相压力小于槽车内的压力, 无法灌泵。还必须增加一套升压系统( 升压器、 升压罐) , 解决好泵入口端的静压头问题。
    泵卸车法同样需要液态和气态两根管道。系统较麻烦, 管理也不方便。
    抚顺石化晴纶厂采用泵卸丙烯, 丙烯卸车流程: 液态丙烯自丙烯贮罐来, 进入中间罐后靠静压压至丙烯升压器, 用蒸气加热后气态丙烯进入升压罐稳压, 升压罐顶部气态丙烯经丙烯槽车气相管线进入槽车将槽车内压力升高, 液态丙烯自丙烯槽车底部经丙烯泵输送至丙烯贮罐。
    丙烯槽车卸空后, 由于槽车内压力较高, 槽车内残存丙烯较多, 在丙烯槽车气相升压线上, 接管至螺杆压缩机, 将丙烯槽车内丙烯气抽出, 经冷却器与循环水换热后, 气态丙烯变成液态丙烯回到中间罐。
    丙烯升压器底部、 升压罐底部、 中间罐底部接管线汇至丙烯泵入口管线上, 卸车站停用时, 用丙烯泵将这3台设备内液态丙烯送至丙烯贮罐。装置1994年开始卸车, 卸丙烯2.4万t, 每台丙烯槽车卸车时间3.5 h左右, 每次槽车剩料约900 kg。卸车泵采用离心泵, 在生产操作过程中存在机械密封不严密、 泵检修频繁的问题, 卸车过程要有人看守。同时该装置配有丙烯升压系统和丙烯压缩机系统。
    泵卸车优点: 能够实现远距离输送丙烯, 卸车时间有保证。
1.3  加热装卸法
    加热装卸法是利用容器之间形成的蒸气压差来进行装卸。也就是利用丙烯加热后气化压力显著提高的特性, 用来作为输送液态丙烯的动力。
    此种方法装卸时间较长, 特别在寒冷地区, 冬季自然蒸发压力较低时, 不利于压缩机工作。此时, 可采用加热装卸法与压缩机装卸法, 一起配合使用。
    为保证加热装卸的顺利进行, 必须根据需要排空储罐的加热表面积等因素来选择合适的气化升压器。气化升压器选择, 一般还能够按相似条件下的运行经验来确定。
1.4  静压差装卸法
    静压差装卸法, 是利用储存丙烯容器之间的位置高差( 即压差△H) 来卸车。这种方法很简单, 但必须要有足够的位置高差才能使用。在装卸时须将容器之间相应的气态和液态空间连接起来。此法较适合槽车向半地下或地下储罐卸车用, 但装卸速度较慢, 而且不易卸尽, 一般很少采用。
2  应用实例
    吉林石化公司丙烯腈厂在西大库建有丙烯球罐3个, 每个球罐容积2 000 m3, 设有丙烯火车、 汽车卸车站台, 采用压缩机加压法卸丙烯。在 吉林石化丙烯腈厂安全隐患整改项目中, 拟将该站台丙烯球罐和压缩机搬迁, 以更好地满足化工新区统一规划和国家标准规范的要求。
    为满足化工新区统一规划, 丙烯卸车站台设置在现丙烯腈厂边缘, 原有的西大库丙烯球罐搬迁至化工新区新上的丙烯罐区, 丙烯球罐距装卸车站台距离大约1 800 m, 总图满足了总体规划的要求, 但对丙烯装卸车却提出了苛刻的设计条件, 管线距离长, 卸车阻力大, 卸车任务重。
    为节省项目投资, 利用原有压缩机, 对各种丙烯卸车方案进行了比选, 对丙烯卸车分两种工况进行了PRO-II工艺计算和流程模拟。
2.1  当温度T=15 ℃工况, 每小时卸丙烯90 t
    取气点在新上丙烯罐区, 按照丙烯腈厂提供的设计参数, 丙烯球罐正常操作压力为1.0 MPa( G) , 气相丙烯管径DN 150, 管线长度按照2 000 m考虑。经过PROII计算, 管线阻力降为0.02 MPa, 流速为    2.88 m/s。储罐内丙烯气经过丙烯压缩机升压至1.5 MPa( G) , 去丙烯槽车, 由丙烯槽车送出的液相丙烯压力为1.3 MPa( G) , 送至丙烯储罐。液相丙烯管径DN 200, 管线长度2 000 m, 经过PROII计算, 管线阻力降为0.19 MPa, 流速为1.52 m/s。能够满足卸车要求。
2.2  当温度T=30 ℃工况, 每小时卸丙烯90 t
    取气点在新上丙烯罐区, 按照丙烯腈厂提供的设计参数, 丙烯球罐正常操作压力为1.0 MPa( G) , 管径DN 150, 管线长度: 按照2 000 m考虑, 经过PROII计算, 管线阻力降为0.02 MPa, 流速为2.88 m/s。丙烯气经过丙烯压缩机升压至1.5 MPa( G) , 去丙烯槽车, 由丙烯槽车送出的液相丙烯压力为1.3 MPa( G) , 送至丙烯罐区。液相丙烯管径DN 200, 管线长度2 000 m, 经过PROII计算, 管线阻力降为0.223 MPa, 流速为     1.79 m/s。能够满足卸车要求。
2.3  为保证丙烯压缩机入口为气相, 从丙烯球罐取气点至丙烯压缩机入口管线用二根管径为DN 20伴热管伴热, 蒸气等级为0.9 MPa( G) 。在丙烯压缩机入口总管上设置一个容积为4.6 m3的丙烯气液分离罐, 每个丙烯压缩机随机配套一个气液分离罐、 稳压罐, 充分保证丙烯气相管线不夹带液体, 保证丙烯卸车的安全性。
2.4  经过上述计算认为压缩机利旧, 采用压缩机加压卸车法, 不但满足丙烯安全、 平稳的卸车要求, 而且节省项目投资。
3  结  论
装卸丙烯的方法要因地制宜, 根据每年的装卸量、 总图位置、 工艺条件选择适宜的丙烯装卸车方案。针对吉林石化丙烯腈厂装卸车安全隐患整改项目, 丙烯压缩机利旧、 节省投资, 而且吉林石化丙烯腈厂已有多年压缩机卸丙烯的实际操作经验, 操作稳定, 因此采用压缩机卸车较好。该项目 10月竣工投入使用, 近两年来安全稳定地运行, 为保证吉林石化丙烯腈厂的丙烯供应做出了突出的贡献。
[收稿日期] -12-26
[作者简介]初宇红( 1967-) , 女, 高级工程师,从事化工工艺
          设计工作。